JP2006035068A - 廃棄物地層処分場の配置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性廃棄物等の処分パネルによる地層処分において、多数の破砕帯等が存在する場合でも最適に近いパネル形状・配置位置を短時間に選定でき、破砕帯等に対して設置される止水プラグの数を低減でき、コストの低減、工期の短縮等が図れるパネル配置方法を提供する。
【解決手段】地質調査による地質データの任意の区画エリアに処分パネルを配置し、必要な処分容量の処分パネル配置パターンを数種類初期設定し、これらのパターンの、地質データ・基本建設コストデータ・止水プラグの追加コストデータを基に、地質データの不確実性を割増してトータル建設コストを算出し、一番安いものは捨て、一番安いものと二番目に安いものとで交叉させ、処分パネルの大きさや形状を変えながら分散配置し変形パターンを誕生させ、一番安いものに対しては突然変異による変形パターンを誕生させ、前記交叉と突然変異を一定回数繰り返し、その中で一番安いものを選択する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射性廃棄物やその他の有害な廃棄物を地層処分する廃棄物地層処分施設の地下に掘削形成される多数の処分坑道からなるパネル状の廃棄物地層処分場の配置方法に関するものであり、特に、日本の地質特性を考慮して高レベル放射性廃棄物を地層処分する場合に有効に適用される。

原子力発電から生じる放射性廃棄物のうち高レベル放射性廃棄物は、使用済核燃料の再処理工程で分離された液体廃棄物であり、放射能レベルが高いばかりでなく、長期間にわたって放射能を持ち続ける長寿命の放射性核種が数多く含まれている。そのため、このような高レベル放射性廃棄物は、ガラス原料と共にステンレス鋼製のキャニスターに溶かし込みガラス固化体として安定化処理し、冷却のため数１０年間貯蔵した後、ガラス固化体が収納されたキャニスターをオーバーパックと称される厚肉鋼板製の密閉容器内に密閉収納するなどして廃棄体とし、この廃棄体を地下３００ｍ（法律により決定）より深い安定した地層中に埋設処分するようにしている。

この廃棄体の地層処分方法としては、施工性、安全性、経済性の観点から、パネル方式が採用されている。図１３に示すように、処分パネル１は平行に掘削形成された多数の処分坑道（トンネル）２から構成され、処分坑道内に配置された廃棄体がベントナイト等の緩衝材や埋め戻し材により埋設処分される。処分坑道２は主要坑道３により取り囲まれ、主要坑道間が連絡坑道４により連結され、地上と地下を結ぶ立坑や斜坑等のアクセス坑道（図示省略) から廃棄体等が搬入される。また、処分パネル１は、処分サイトの地質環境条件等に応じて、分散配置や多層配置等の柔軟なパネルレイアウトが可能とされ、建設・操業・閉鎖の主要な作業を独立・並行して実施できるようにされている。

処分坑道２における廃棄体の定置方式には、例えば、図１４に示すような処分孔竪置き方式や処分坑道横置き方式がある。図１４(a) の処分孔竪置き方式では、天然バリアとしての岩盤Ａ中に掘削形成された処分坑道２の底版部から下に向って処分孔５を鉛直に掘削形成し、トンネル軸方向には所定の間隔をおいて多数形成し、この処分孔５内に人工バリアとして地下水や岩盤圧の影響を低減する緩衝材（ベントナイト等) Ｂを敷き詰めると共に、この緩衝材Ｂ中に竪にした廃棄体Ｃを埋設定置している。処分坑道２はベントナイト等の埋め戻し材６で埋め戻される。図１４(b) の処分坑道横置き方式では、処分坑道２内に緩衝材Ｂを敷き詰めると共に、この緩衝材Ｂ中に横にした廃棄体Ｃをトンネル軸方向に所定の間隔をおいて埋設定置している。なお、軟岩系岩盤の場合には、処分坑道２の内面に支保工が設けられる。

このような地層処分での安全性を示すためには、高レベル放射性廃棄物に含まれる核種が地下水に乗って人間が住んでいる世界に届かないように、岩盤自体の低透水性に期待すると共に、人間が掘削した処分坑道を確実に埋め戻し、核種の卓越した移行経路となる水みちを作らないことが要求されている。

そのため、前述のような処分パネルを設計する際、岩盤自体に存在する水みち（断層、破砕帯など) に対する対処として、
(1) 人間が住んでいる世界（生物圏) へ繋がる大規模断層・破砕帯（高透水領域) を完全に避ける、
(2) 上記より規模の小さい、小規模断層・破砕帯に関しては、可能な範囲で避ける、
(3) 小規模断層・破砕帯に関して、避けきれない場合は、工学的対処（止水プラグの設置) を行う、
ことが考えられている。

これまでの処分パネルの設計では、大規模断層・破砕帯だけではなく、小規模断層・破砕帯までもが、殆ど無い領域を選定できると考えられており、大規模断層・破砕帯については、図１５に示すように、大規模断層・破砕帯・を避けて処分パネル１を配置することができ、小規模断層・破砕帯ｘに関しては、図１６に示すように、数が少ないため、避けられない場合でも、小規模断層・破砕帯ｘを挟むように、坑道横断面を閉塞する粘土等からなる止水プラグ７を設置することで、十分に対処できると考えられていた。なお、図１６において、処分坑道２の両端部にはコンクリートプラグ８が設置され、連絡坑道４にも止水プラグ７が設置されている。

しかし、最近の研究においては、図１７に示すように、当初のイメージに対して、多数の断層（亀裂) ・破砕帯ｘが存在することが分かってきており、従来どおりの考え方（図１５、図１６）の発想では対処しきれないため、それに対する設計も行われ始めてきた。但し、その場合においても、図１８、図１９に示すように、これまでと同様に、パネル配置を基本とし、避けきれない場合は、多数の止水プラグ７を設置し、対処を行うというものである。図１８において、処分パネル１内の太線が断層・破砕帯と交差するため止水プラグを設置する箇所である。

また、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１がある。この特許文献１の発明は、放射性廃棄物の地層処分場を設置するためのサイトの選定及び地層処分場の仕様選定を支援するための意思決定支援システムに関するものであり、入力部、推定部、出力部を有し、入力部に入力される情報に基づいて、推定部が、建設の意図される地層処分場の安全性能と建設費用とを推定し、出力部が、推定された安全性能と建設費用とを両者の関係が明示される所定の形式で意思決定者に出力するものである。
特開２００３−４３１９１号公報

上記のような従来の処分パネルの選定と破砕帯・亀裂に対する対処法では、以下のような問題点がある。

(1) 止水プラグは完全に機能するとは限らないため、基本的に数を減らしたい（信頼性を向上させたい）という考えに反している。

(2) 止水プラグの設置は、手作業のため、コスト高となる。多数の止水プラグの設置は、現実的でない。

(3) 多数の止水プラグの設置は工期も長くなる。この点でも、現実的でない。

本発明は、上記のような問題を解消すべくなされたものであり、放射性廃棄物やその他の有害な廃棄物を廃棄物地層処分施設の地下に掘削形成された処分パネルによる地層処分において、多数の断層・破砕帯等が存在する場合でも、最適なものに近いパネル形状及び配置位置を短時間に選定することができ、また断層・破砕帯等に対して設置される止水プラグの数を減らすことができ、コストの低減、工期の短縮等を図ることのできる廃棄物地層処分場の配置方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１の発明は、地下に併設される多数の処分坑道によってパネル状に形成される廃棄物地層処分場の配置方法であって、廃棄物地層処分場の対象地盤についてボーリング等による地質調査を行う工程と、前記地質調査によって得られた対象地盤の地質データを対象地盤内における位置情報とともにコンピュータに入力してコンピュータの記憶手段に記憶させる工程と、前記対象地盤内における地質データの分布や調査精度に応じて対象地盤内における地質データの不確実性の度合い及び分布を求める工程と、前記対象地盤の各位置の条件に応じて追加的な処理または対策を必要としない場合の基本建設コストデータと追加的な処理または対策が必要となる場合の追加コストデータを入力する工程と、必要とされる処分容量に応じてパネル形状に置き換えてデータ化した任意の処分場モデルの形状データを順次コンピュータに入力し、コンピュータに記憶されている前記地質データ、基本建設コストデータ及び追加コストデータを基に、前記地質データの不確実性の度合いをコスト増要因としてトータルの建設コストを算出し、算出された処分場モデルごとの建設コストを遺伝的アルゴリズムに基づいて取捨選択し、出力する工程とを有することを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法である。

本発明は、地層処分のサイト特性に合わせて、断層・破砕帯等を極力避ける地層処分場のパネル形状及び配置位置を選定するものであり、さらに最適なものに近いパネル形状及び配置位置を選定するために、遺伝的アルゴリズムを用いるものである。

この遺伝的アルゴリズムは、生命が自然環境に適応し進化していくという素晴らしい自然の現象を、処分パネル配置の設計に用いるものである。自然環境が設計の制約条件（地質環境特性、廃棄体数など）であり、適応し進化していくことがコスト削減と信頼性向上である。基本的な方法は、パラメータを設定後、ランダムにサンプルを作り、適応度が高いもの同士を親として交叉し、子供を作るものである。適応度の低い子供は削除する。これを繰り返すことにより、最適に近いものが残るというシステムである。また、突然変異も考慮することにより、検討対象に関する網羅性も確保できる。パラメータが少なければ、力技で全ケースを検討し、最適解を探すことができるが、パラメータが多い場合は、最適解を探す有効な方法である。

地質データの不確実性の度合い及び分布は、例えば、ボーリング調査、ボーリング孔周囲の物理検層による調査、２次元や３次元の物理探査技術の調査などによる調査範囲や調査精度等に基づいて設定することができる。基本建設コストデータは、例えば、主要坑道や処分坑道の建設費、坑道の埋め戻し費などを用いることができる。追加的な処理または対策は、例えば、処分パネルに断層・破砕帯がかかる場合に処分坑道に設置される止水プラグであり、追加コストデータには、その止水プラグ構築費が含まれる。

遺伝的アルゴリズムによる具体的な処分パネルの配置方法としては、例えば、地質データの任意の位置に処分パネルを配置し、必要とする処分容量を満足する処分場モデル即ち処分パネル配置パターンを数種類初期設定する。この際、前述の地質データの不確実性の度合い及び分布を用いて、不確実性が大きい領域と小さい領域とを概略区分することができ、これらの事前情報を有効利用し、現状の知見をベースにランダムに初期設定する。これにより、不確実性の大きい領域を避けることができ、後述の「交叉」の基本となる初期配置案が、より最適解に近い形で設定することができる。

この初期設定した数種類のパターンについて、地質データ、基本建設コストデータ及び追加コストデータを基に、地質データの不確実性の度合いをコスト増要因としてトータルの建設コストを算出し、一番安いものは捨て、一番安いものと二番目に安いものとで交叉させ、処分パネルの大きさまたは形状を変えながら分散配置し、変形パターンを誕生させる。一番安いものに対しては、突然変異による変形パターンを誕生させる。この「突然変異」として、２次元領域から３次元領域へと対象を変えることもできる。２次元評価においてカバーできなかった評価が可能となる。前記交叉と突然変異を一定回数繰り返し、その中で一番安いものを選択する。

なお、地層の破砕帯は、岩石が帯状に破砕されているものである。断層の多くのものは破砕帯を伴っており、断層破砕帯と呼ばれている。また、断層でも破砕帯を伴わず、鋭いナイフで切ったような断面のみのものもあり、また断層と言えるほどのずれを伴わない単なる破砕帯もある。これらは、多くの場合、地下水の通路となっている。本発明における「断層・破砕帯」は、上記の破砕帯、断層、断層破砕帯などを含むものである。

本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記地質データの不確実性の度合いを複数段階に分けた追加コストデータとして設定することを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法である。

即ち、ボーリング調査等のように調査の確実なエリアから未調査のエリアまでを例えば６段階程度に区分し、地質の調査結果の不確実性を地質データの不安率として設定し、この不安率を用いて処分パネルのコストを割り増し、断層・破砕帯等の存在が不確実な箇所ができるだけ選択されないようにする。

本発明の請求項３の発明は、請求項１または２に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記ボーリング等による地質調査によって得られた対象地盤の地質データに加え、対象地盤に対する過去の地質調査の結果を追加の地質データとして用いることを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法である。即ち、過去の地質調査の結果を追加の地質データとして加えることにより、信頼性の高い処分パネルの選定を行えるようにする。

本発明の請求項４の発明は、請求項１、２または３に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記処分場モデルの一部が破砕帯に位置するために止水プラグの設置を必要とする場合のコスト増を、前記追加コストデータの一つとして設定してあることを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法である。

即ち、本発明では処分パネルに多少の止水プラグを設置することを許容するものであるが、完全に機能するとは限らない止水プラグは無い方が望まれるため、止水プラグの設置に対して処分パネルのコストを割り増し、止水プラグを必要とする処分パネルができるだけ選択されないようにする。

本発明の請求項５の発明は、請求項４に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記止水プラグの設置を必要とする場合のコスト増を破砕帯の特性に応じた複数段階の追加コストデータとして設定してあることを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法である。

即ち、破砕帯の透水性が高ければ高いほど、止水プラグが機能しない可能が高いため、破砕帯の透水量係数を例えば３段階程度に区分し、止水プラグ設置に関する不安率として設定し、この不安率を用いて処分パネルのコストを割り増し、破砕帯の透水性が高く、止水プラグが機能しない可能性の高い処分パネルができるだけ選択されないようにする。

最近の研究から、地下には断層・破砕帯等が多く、良いところを探しても、十分な空間を地下に確保できるとは限らない。また、日本は、世界で唯一公募形式を採用しているため、最初から「十分な空間を確保できない」ことが条件になる可能性がある。さらに、実際にボーリング調査等を実施した場所以外は、断層・破砕帯等が存在することは分かっていても、その位置まで限定できない（不確実性が多い）。これまでのパネル形式であれば、断層・破砕帯等が多い場合、現実的な対処ができない（多数の止水プラグは非現実的）。また、サイト毎にパネル形状を変える必要がある。小型化したパネルの分散配置方法には、無限パターンが考えられるため、また３次元的な配置もあるため、コスト的に安いものを探すのが困難であり、場合によっては、多少のプラグの設置が困難であるため、より複雑となる。さらに、サイト毎に設計条件（断層・破砕帯の位置、数量など）が変わり、新たな情報が入ることもある。

本発明では、遺伝的アルゴリズムの考えを用い、必要とする処分容量を満足する処分パネル配置パターンを数種類初期設定し、一番安いものは捨て、一番安いものと二番目に安いものとで交叉させ、処分パネルの大きさまたは形状を変えながら分散配置し、変形パターンを誕生させ、一番安いものに対しては、突然変異による変形パターンを誕生させ、前記交叉と突然変異を一定回数繰り返し、その中で一番安いものを選択するようにしているため、多くの断層・破砕帯等が存在する場合でも、限られたパターンから最適なものに近いパネル形状及び配置位置を短時間に選定することができる。また、遺伝的アルゴリズムを用いることにより、自動化することができ、設計条件が変わっても、新しい情報が入っても、その都度安いものを簡単に探すことができる。さらに、地質データにおける断層・破砕帯等の位置などの不確実性あるいは止水プラグの構築に関して不安率によりコストの割り増しを考慮することにより、断層・破砕帯等の存在が不確実な領域あるいは止水プラグが必要な領域や止水機能が十分でない領域をできるだけ避けることができる。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。

(1) 放射性廃棄物やその他の有害な廃棄物の地層処分サイトにおけるパネル状の地層処分場の配置に際し、地質データ、地質データの不確実性の度合い、基本建設コストデータ及び追加コストデータに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いてパネル状の地層処分場の形状や配置を決定するため、多数の断層・破砕帯等が存在する場合でも、最適なものに近いパネル形状及び配置位置を短時間に選定することができる。

(2) 完全に機能するとは限らない止水プラグの数を減らすことが可能となり、保守的な評価（プラグが機能していない、近傍の断層がそのまま水みちとなる）を考慮する程度を減らすことができる。

(3) 止水プラグの数が減ることで、コスト低減を図ることができる。

(4）止水プラグの数が減ることで、工期短縮を図ることができる。

(5）遺伝的アルゴリズムを用いることにより、最適なものに近いパネル形状及び配置位置を簡易に選定することができ、新しい情報が入った場合やサイトの地質環境特性が変わった場合でも、直ぐに対応することが可能となる。

(6）地質データにおける断層・破砕帯等の位置などの不確実性あるいは止水プラグの構築に関して不安率によりコストの割り増しを考慮することにより、将来のリスクが想定される断層・破砕帯等の存在が不確実な領域あるいは止水プラグが必要な領域や止水機能が十分でない領域をできるだけ避けることができ、信頼性の高い地層処分場の選定が可能となる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は高レベル放射性廃棄物の地層処分に適用した例である。図１、図２は、本発明の遺伝的アルゴリズムを用いた廃棄物地層処分場の配置方法の一例を示したものである。図３は一般的な遺伝的アルゴリズムを示したものである。図４〜図８は本発明で用いる入力データの例を示したものである。図９、図１０は、本発明における処分パネルの形状例を示したものである。図１１、図１２は、地層データの不確実性による不安率、止水プラグの不安率を示したものである。

この実施形態においては、図１に示すように、多数の処分坑道２を併設してなる処分パネル１の大きさや形状を変え、必要な容量の処分パネルを分割して小型化した処分パネル１を分散配置することにより、処分パネルを断層・破砕帯（断層、破砕帯、断層破砕帯など) ｘの無い空間あるいは多少の断層・破砕帯ｘの有る空間に低コストで構築できるようにしている。処分パネル１の大きさ・形状と、小型化した処分パネル１の分散配置位置には、無限の組み合わせが考えられるため、さらに２次元的な配置に限らず、３次元的な配置も含まれるため、手作業では、コスト的に安いものを探すのが困難である。また、場合によっては、多少の止水プラグの設置が許容されるため、より考え方が複雑となる。さらに、サイト毎に設計条件（断層・破砕帯ｘの位置、数量など) が変わる。

そこで、コンピュータに内蔵した遺伝的アルゴリズムを用いることにより、限られた組み合わせからスタートして、コストの安いものを自動的に探す。この遺伝的アルゴリズムを用いれば、サイト毎に設計条件が変わっても、また新しい情報が追加されても、その都度安いものを簡単に探すことができる。コンピュータには、後に詳述するように、対象サイトの地質データ、処分パネルに関するのデータ、処分パネルに関するコストデータが入力される。

遺伝的アルゴリズムの考え方は、図３に示すように、親同士の交叉による子の誕生と、突然変異による子の誕生がある。ここでは、上記した実際の条件で遺伝的アルゴリズムを説明するのは困難なため、図１(b) に説明用イメージを示す。ここで、対象領域である100 個の白いマス（10×10) に、９個の黒いマスの廃棄体を置くことを条件として、その条件を満足する最適解に近い解（コストが安いもの）を探すこととする。図２はそのフローチャートである。以下、図１(b) 、図２を参照。

(1) 先ず、対象領域（100 個の白いマス）に、初期条件として、ランダムに廃棄体設置位置を決める。条件を満足していること（９個の黒いマスの廃棄体設置済み）を前提とし、評価指標となるコストを算定する。

(2) 例えば、３ケースを対象とした場合、一番高いものは捨てる。一番安いものと、二番目に安いものとで交叉させ、２ケースの子供を誕生させる。また、一番安いものに対しては、１ケースの突然変異による子供を誕生させる。

(3) (2) をある一定回数繰り返し、その中で最も安いものを選択する。

次に、具体的な遺伝的アルゴリズムを用いた処分パネルの配置方法を以下に示す。

［Ａ］地盤と処分パネルに関する入力データ
(a) 地質データ
廃棄物地層処分サイトの対象地盤についてボーリング調査や物理探査等を実施し、例えば図４に示すような断層破砕帯ｘを含む地質データを対象地盤の位置情報とともにコンピュータに入力し、記憶部に記憶させる。また、後に詳述する地質データの不確実性に関する不安率（例えば、0.0 〜1.0)を設定し、入力・記憶させる。

(b) 処分パネルの容量
図５に示す処分パネルの大きさにより決まる廃棄体設置本数であり、コンピュータに入力し、記憶部に記憶させる。総廃棄体本数は例えば４万本であり、処分パネルを分割することにより、例えば、廃棄体数1000個の最小パネル、最大パネル数40枚とすることができる。各分割パネルは連絡坑道で繋ぐことにより、必要とする容量の処分パネルを構築することができる。

(c) 処分坑道のデータ
図６に示す処分坑道２の横断面（円形や半円形等) の寸法ａ、配置間隔Ｐ、断層・破砕帯ｘからの離隔距離Ｄ等を設定し、コンピュータに入力し、記憶部に記憶させる。なお、断層・破砕帯ｘは、中心部の角礫部・粘土部・1 とその両側の固結した破砕帯・2 からなる。

(d) 廃棄体のデータ
図７（処分孔縦置き方式の場合）に示す廃棄体Ｃの設置間隔ｐ、主要坑道３と廃棄体Ｃの設置位置との距離ｑ等を設定し、コンピュータに入力し、記憶部に記憶させる。

(e) 止水プラグのデータ
図８に示すように止水プラグ７を設置する場合の、止水プラグ７の寸法ａ2 、断層・破砕帯ｘの位置と止水プラグ７の位置との距離Ｄ1 、止水プラグ７と止水プラグ７との距離Ｄ2 、止水プラグ７と廃棄体Ｃの設置位置との距離ｑ等を設定し、コンピュータに入力し、記憶部に記憶させる。

［Ｂ］コストに関する入力データ
(a) 主要坑道・処分坑道の単位長さ当りの建設費
(b) 坑道の単位長さ当りの埋め戻し費
(c) 処分パネル同士を繋ぐ連絡坑道の単位長さ当りの建設費
(d) 止水プラグの構築費 ここで、止水プラグは無い方が望まれるため、止水プラグがあることに対し、不安率を設定する。さらに、後に詳述するように断層・破砕帯の特性に
関する止水プラグ機能による不安率（例えば、0.0 〜1.0)を設定する。

これらのデータをコンピュータに入力し、記憶部に記憶させる。コンピュータにおいては、地質データの不確実性に関する不安率（例えば、0.0 〜1.0)を用い、［パネル建設費×（1.0 ＋不安率）］を算出し、コストの割り増しを行う。また、止水プラグは無い方がよいため、止水プラグ構築による不安率を例えば1.0 とし、［止水プラグ構築費×（1.0 ＋不安率1.0 ）］を算出し、止水プラグ構築コストの割り増しを行う。さらに、断層・破砕帯の特性による止水プラグ機能による不安率（例えば、0.0 〜1.0)を用い、［止水プラグ構築費×（1.0 ＋不安率）］を算出し、コストの割り増しを行う。

［Ｃ］遺伝的アルゴリズムの適用
(1) 先ず、図４に示す地質データの任意の位置に任意の大きさ・形状の処分パネルをランダムに配置し、数種類の初期パターンを初期設定する。この際、処分パネル全体の容量が要求される総廃棄体本数を満足するように設定する。また、後述する地質データの不確実性の度合い及び分布を用いて、不確実性が大きい領域と小さい領域とを概略区分し、これらの事前情報を有効利用し、これをベースにランダムに初期設定することにより、不確実性の大きい領域を避ける。この初期パターンの設定作業は、コンピュータで自動的に行ってもよいし、ディスプレー画面で手作業により設定してもよい。上記のように初期設定された数種類の初期パターンについて、主要坑道や処分坑道等の建設費及び埋め戻し費と、止水プラグ構築費とを算定する。この際、後述する地質データにおける断層・破砕帯の位置などの不確実性あるいは止水プラグの構築に関して不安率によりコストを割り増しして算定する。

(2) 数種類のパターンのうち、一番高いものは捨てる。一番安いものと、二番目に安いものとで交叉させ、処分パネルの大きさや形状を変えながら、処分パネルを分散配置し、変形パターンを誕生させる。また、一番安いものに対しては、突然変異による変形パターンを誕生させる。

(3) (2) の一番安いものと二番目に安いものとの交叉と突然変異とをある一定回数繰り返し、その中で最も安いものを選択する。

図９に示すように、処分パネル１の大きさは長さＬと幅Ｗを変えることにより変えることができ、処分パネル１の形状は傾斜角αを変えることにより変えることができる。さらに、方位角θを変えて配置することができる。また、図１０に示すように、２次元的な形状に限らず、３次元的な階段状の形状も可能である。また、断層・破砕帯間に縦に配置する梯子型等の処分パネル（図示せず）も可能である。

［Ｄ］コストの割り増し
(a) 断層・破砕帯の位置等の不確実性
廃棄物地層処分サイトの対象地盤についてボーリング調査や物理探査等を実施するが、実際に調査した場所以外は、断層・破砕帯が存在することは分かっていても、その位置まで限定することができず、不確実性が多い。最近の研究では、例えば調査結果を重ね合せることにより、断層・破砕帯の存在に関する不確実性の程度を表現する手法が構築されている。そこで、これらの情報を参照し、不確実性の程度を、例えば６段階程度に区分し、コストの割増率（対象領域に設置されるパネル全体に不安率）を設定する。

図１１は、上記の不確実性の程度の一例であり、
(1) ボーリング調査範囲１０に対して不安率0.0
(2) ボーリング孔を用いた物理検層の調査範囲１１に対して不安率0.2
(3) 解像度が細かい２次元物理探査技術の調査範囲１２に対して不安率0.4
(4) 解像度は細かいが探査深度が浅い３次元的探査が可能な物理探査技術の調査範囲１３に対して不安率0.6
(5) 解像度は粗いが探査深度が深い３次元的探査が可能な物理探査技術の調査範囲１４に対して不安率0.8
(6) 未調査エリアに対して不安率1.0
としている。

以上のような不安率即ちコスト割増率を用い処分パネルの建設費を割り増して算定することにより、前記の遺伝的アルゴリズムの適用に際し、断層・破砕帯等の不確実な処分パネルの配置エリアをできるだけ除外することができ、信頼性の高い処分パネルの選定を行うことができる。また、ボーリング等による地質調査によって得られた対象地盤の地質データに、対象地盤に対する過去の地質調査の結果を追加の地質データとして加えて用いれば、信頼性の高い処分パネルの選定を行うことができる。

(b) 断層・破砕帯の特性に関係する止水プラグ機能
断層・破砕帯の透水性が高ければ高いほど、止水プラグが機能しない可能性が高い。即ち、通水量が多ければ多いほど、設置時に施工不良が生じる可能性が高い。また、断層・破砕帯の通水量が多ければ多いほど、止水プラグ周囲のゆるみ域を回り込む可能性が高い。モデル化された断層・破砕帯、位置に関する情報（中心点、走行・傾斜、長さ、及び深さ）とともに物性値（透水量係数）を有している。そこで、透水性を表現する「透水量係数」を、例えば３段階程度に区分し、コストの割増率（プラグ設置に関して不安率）を設定する。

図１２は、上記の断層・破砕帯の特性の一例であり、
(1) 断層・破砕帯ｘの透水量係数が「小」に対してプラグ構築の不安率0.0
(2) 断層・破砕帯ｘの透水量係数が「中」に対してプラグ構築の不安率0.5
(3) 断層・破砕帯ｘの透水量係数が「大」に対してプラグ構築の不安率1.0
としている。

以上のような不安率即ちコスト割増率を止水プラグ構築費を割り増して算定することにより、前記の遺伝的アルゴリズムの適用に際し、止水プラグの止水機能が不十分となる処分パネルの配置エリアをできるだけ除外することができ、信頼性の高い処分パネルの選定を行うことができる。

なお、以上は、高レベル放射性廃棄物の地層処分に適用した例を示したが、これに限らず、その他の有害な廃棄物の地層処分にも適用することができる。

本発明の遺伝的アルゴリズムを用いた廃棄物地層処分場の配置方法の一例を示したものであり、(a) はパネル配置の平面図、(b) は遺伝的アルゴリズムによる設置位置変化を示す平面図である。 本発明の遺伝的アルゴリズムのフローチャートである。 一般的な遺伝的アルゴリズムの説明図である。 本発明で用いる断層・破砕帯の水平断面における地質データを示すグラフである。 処分パネルの形状の一例を示す平面図である。 処分坑道と断層破砕帯との関係を示す平面図である。 廃棄体の設置位置を示す鉛直断面図である。 止水プラグと断層破砕帯との関係を示す鉛直断面図である。 処分パネルの形状と向きの一例を示す平面図である。 処分パネルの２次元的と３次元的な形状例を示す斜視図である。 本発明で用いる地質データの不確実性の一例を示したものであり、(a) は鉛直断面図、(b) は水平断面図である。 本発明で用いる止水プラグの不安率の一例を示す鉛直断面図である。 処分パネルの一般的な構成を示す平面図である。 処分パネルにおける廃棄体の定置方式を示す一部断面の斜視図であり、(a) は処分孔竪置き方式、(b) は処分坑道横置き方式である。 従来における大規模断層・破砕帯を避けるパネル配置を示す一部断面斜視図である。 従来における小規模断層・破砕帯に対する対処法を示す斜視図である。 断層・破砕帯の当初のイメージと現状で想定されるケース例を示すグラフである。 従来のパネル配置における止水対策を示す平面図である。 止水プラグによる止水対策を示す鉛直断面図である。

符号の説明

１……処分パネル
２……処分坑道
３……主要坑道
４……連絡坑道
５……処分孔
６……埋め戻し材
７……止水プラグ
８……コンクリートプラグ
Ａ……岩盤（天然バリア）
Ｂ……緩衝材（人工バリア）
Ｃ……廃棄体

Claims (5)

1. 地下に併設される多数の処分坑道によってパネル状に形成される廃棄物地層処分場の配置方法であって、廃棄物地層処分場の対象地盤についてボーリング等による地質調査を行う工程と、前記地質調査によって得られた対象地盤の地質データを対象地盤内における位置情報とともにコンピュータに入力してコンピュータの記憶手段に記憶させる工程と、前記対象地盤内における地質データの分布や調査精度に応じて対象地盤内における地質データの不確実性の度合い及び分布を求める工程と、前記対象地盤の各位置の条件に応じて追加的な処理または対策を必要としない場合の基本建設コストデータと追加的な処理または対策が必要となる場合の追加コストデータを入力する工程と、必要とされる処分容量に応じてパネル形状に置き換えてデータ化した任意の処分場モデルの形状データを順次コンピュータに入力し、コンピュータに記憶されている前記地質データ、基本建設コストデータ及び追加コストデータを基に、前記地質データの不確実性の度合いをコスト増要因としてトータルの建設コストを算出し、算出された処分場モデルごとの建設コストを遺伝的アルゴリズムに基づいて取捨選択し、出力する工程とを有することを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法。
2. 請求項１に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記地質データの不確実性の度合いを複数段階に分けた追加コストデータとして設定することを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法。
3. 請求項１または２に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記ボーリング等による地質調査によって得られた対象地盤の地質データに加え、対象地盤に対する過去の地質調査の結果を追加の地質データとして用いることを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法。
4. 請求項１、２または３に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記処分場モデルの一部が破砕帯に位置するために止水プラグの設置を必要とする場合のコスト増を、前記追加コストデータの一つとして設定してあることを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法。
5. 請求項４に記載の廃棄物地層処分場の配置方法において、前記止水プラグの設置を必要とする場合のコスト増を破砕帯の特性に応じた複数段階の追加コストデータとして設定してあることを特徴とする廃棄物地層処分場の配置方法。
   

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